DE69615916T2

Voltage-clamped power accumulation-mode MOSFET

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9 claims: 9 independent, 0 dependent

  1. 1
    An enhancement field effect transistor (50, 60, 62, 80) comprising 1. Ein Anreicherungs-Feld-Effekt-Transistor (50, 60, 62, 80), der umfaßt a) a semiconductor material of a first conductivity type; a) ein Halbleitermaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps; b) a trench formed from said semiconductor material, said trench defining at least one transistor row and at least one diode cell; b) ein aus dem erwähnten Halbleitermaterial gebildeter Graben, wobei dieser Graben mindestens eine Transistorzeile und mindestens eine Diodenzelle begrenzt; c) a gate (51A, 51B, 81) located in said trench on a first surface of said semiconductor material, said gate being separated from said semiconductor material by a gate insulating layer (54A, 54B, 85); c) ein in dem erwähnten Graben auf einer ersten Oberfläche des erwähnten Halbleitermaterials befindliches Gate (51A, 51B, 81), wobei dieses Gate vom erwähnten Halbleitermaterial durch eine Gate-Isolierschicht (54A, 54B, 85) getrennt ist; d) a drain region (53, 82) of said first conductivity type, subsequent to a second surface of said semiconductor material, opposite to said first surface; d) ein Drain-Bereich (53, 82) dieses ersten Leitfähigkeitstyps, im Anschluß an eine zweite Oberfläche des erwähnten Halbleitermaterials, gegenüber der erwähnten ersten Oberfläche; characterized in that the at least one mentioned transistor cell comprises:dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine erwähnte Transistorzelle umfaßt: a heavily doped source region (55, 64, 65, 86) of said first conductivity type located in said first surface;einen stark dotierten Source-Bereich (55, 64, 65, 86) des erwähnten ersten Leitfähigkeitstyps, der sich in der erwähnten ersten Oberfläche befindet;a lightly doped channel region (52, 84) of said first conductivity type following said source region and said trench;said channel region is adapted to conduct an electric current between said source region (55, 64, 65, 86) and said drain region (53, 82);ein schwach dotierter Kanal-Bereich (52, 84) des erwähnten ersten Leitfähigkeitstyps im Anschluß an den erwähnten Source-Bereich und den erwähnten Graben;der erwähnte Kanal-Bereich eignet sich zum Leiten eines elektrischen Stroms zwischen dem erwähnten Source-Bereich (55, 64, 65, 86) und dem erwähnten Drain-Bereich (53, 82);and characterized in that said diode cell comprises: und dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Diodenzelle umfaßt: a protection zone of a second conductivity type (57, 61, 63, 83) which forms a PN junction with said semiconductor material of a first conductivity type and thereby a diode (D1, D2) connected in parallel with said channel region, eine Schutzzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps (57, 61, 63, 83), die mit dem erwähnten Halbleitermaterial eines ersten Leitfähigkeitstyps einen PN-Übergang, und dabei eine Diode (D1, D2) bildet, die parallel zu dem erwähnten Kanal-Bereich geschaltet ist, characterized, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Diode eine Durchbruchspannung aufweist, die kleiner ist, als die Spannung, die die erwähnte Isolationsschicht beschädigen würde, wenn der erwähnte Transistor ausgeschaltet wird;that said diode has a breakdown voltage which is lower than the voltage which would damage said insulating layer when said transistor is turned off;and that said source region does not extend into said diode cell. und daß sich der erwähnte Source-Bereich nicht in die erwähnte Diodenzelle erstreckt.
  2. 2
    Transistor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Graben in der erwähnten Oberfläche eine zweidimensionale Anordnung von Zellen definiert, wobei jede der erwähnten Zellen die Form einer geschlossenen Figur hat und ringsum vom erwähnten Graben umgeben ist, und wobei jede Zelle einer ersten Gruppe erwähnter Zellen zur erwähnten Transistorzelle und jede Zelle einer zweiten Gruppe erwähnter Zellen zur erwähnten Diodenzelle gehört. Second A transistor according to claim 1, characterized in that said trench defines in said surface a two-dimensional array of cells, each of said cells having the shape of a closed figure surrounded by said trench, and each cell of a first group Cells belong to the mentioned transistor cell and each cell of a second group of mentioned cells belongs to the mentioned diode cell.
  3. 3
    Transistor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Diodenzellen mit wiederkehrenden Lücken in der erwähnten zweidimensionalen Anordnung verteilt sind, wobei für jede Diodenzelle in der erwähnten Anordnung eine vorher festgelegte Anzahl von Transistorzellen vorhanden ist. Third A transistor according to claim 2, characterized in that said diode cells are distributed with recurring gaps in said two-dimensional array, with a predetermined number of transistor cells for each diode cell in said array.
  4. 4
    Transistor gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Halbleitermaterial eine auf einem Substrat (53) gebildete epitaktische Schicht 52 aufweist. 4th Transistor according to one of the preceding claims, characterized in that said semiconductor material comprises an epitaxial layer 52 formed on a substrate (53).
  5. 5
    Transistor gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erwähnte Graben nur in die erwähnte epitaktische Schicht (52) erstreckt. 5th Transistor according to one of the preceding claims, characterized in that said trench extends only in said epitaxial layer (52).
  6. 6
    Transistor gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte PN-Übergang an einer Grenze der erwähnten Schutzzone (57, 61, 63) gebildet wird. 6th Transistor according to one of the preceding claims, characterized in that said PN junction is formed at a boundary of said protection zone (57, 61, 63).
  7. 7
    Transistor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erwähnte Graben durch die erwähnte epitaktische Schicht (84) und in das erwähnte Substrat (82) hinein erstreckt. 7th A transistor according to claim 4, characterized in that said trench extends through said epitaxial layer (84) and into said substrate (82).
  8. 8
    Transistor gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte PN-Übergang an einem Übergang von der erwähnten Schutzzone (83) zum Substrat (82) gebildet wird. 8th. Transistor according to claim 7, characterized in that said PN junction is formed at a junction of said protection zone (83) with the substrate (82).
  9. 9
    Transistor gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Diode eine Durchbruchspannung aufweist, die kleiner ist als 4 · 10&sup6;V/cm, multipliziert mit der Dicke der erwähnten Isolationsschicht, in cm ausgedrückt. 9th A transistor according to claim 7 or 8, characterized in that said diode has a breakdown voltage smaller than 4 x 10 & sup6;V / cm multiplied by the thickness of the aforementioned insulating layer, expressed in centimeters.